150-200kW大巴车驱动解决方案


  • 【行业背景】

电动客车一般按车长分为6-8m8-10m10-12m客车,对应的峰值功率大致为100kW150kW200kW1200V 450A/600A EconoDUAL™封装模块因为技术成熟,出货量大,性价比高等优势成为了目前电动客车市场主流IGBT方案。但是由于单个450A/600A模块功率很难达到150kW/200kW,故需两个模块并联使用。

然而,IGBT并联面临电流不均衡问题,一旦两个IGBT之间流过的电流不均衡,就有一个IGBT必须降额使用,不均衡度越大,降额越多。造成输出功率下降和成本上升。因此,为发挥并联应用的优势,需解决电流均衡问题。




  • 【系统方案】

   

1. IGBT模块筛选

由于Vce(sat)的差异,拥有较小Vce(sat)IGBT将流过更多的电流。另外,若IGBT呈现负温度系数,温度高的IGBT反而拥有更小的Vce(sat),导致IGBT间电流差异越来越大。因此,为了得到良好的电流分配,需选用Vce(sat)差异小且呈现正温度系数的IGBT模块并联使用。

 

2. 优化主回路设计

主电路中的配线电阻差异会造成两个IGBT主回路阻抗不一致,使得流过两个IGBT的静态电流分配不均。另外,由于两个IGBT主回路中电感不一致,开通时电流上升会在门极回路形成大小不一致的感应电压,造成门极电压不一致,加剧电流不均衡。

因此,在设计中应尽量减小母排的杂散电感,例如减少母排长度,减少母排弯折,另外

母排设计应使得各并联模块的电流流径尽可能对称。

 

3. 优化驱动设计

不仅模块选择和主回路设计要采取相应措施,驱动设计对并联应用的均流特性也至关重要。门极驱动电压Vge的差异会影响动态和静态电流不均衡度,开通关断延迟,门极回路电阻、电感会影响动态不均衡。Firstack通过改善电源方案,控制门极参数精度,优化门极走线,使用发射极电阻等方式确保门极波形的一致性,实现不均流度<3%,相关试验波形如下:

测试条件:Vdc=540VRgon=1.4Ω,Rgoff=2.5Ω,CGE=22nF

模块型号:Rgon=1.4Ω,Rgoff=2.5Ω,CGE=22nF

不均流度=I_max/IC1+ IC2



  模块选型:英飞凌EconoPACKTM4封装模块:F3L200R07PE4,F3L300R07PE4



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APM0438-16D说明书